Конденсаторы холодильных машин. Методы интенсификации теплообмена в конденсаторах

Министерство образования РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Биотехнологический факультет

Кафедра промышленного рыбоводства

 

 

 

 

 

 

Реферат 
по дисциплине «Холодильные технологии и технология теплового консервирования гидробионтов» 
на тему

«Конденсаторы холодильных машин. Методы интенсификации теплообмена в конденсаторах»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: 
студент 3 курса, группы 1241611

Остапук Виктория Владимировна 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пинск  2014

Оглавление

Введение………………………………………………………………………. Глава 1. Общая характеристика конденсаторов холодильных машин……. Глава 2. Конденсаторы водяного охлаждения……………………………… 2.1.Кожухотрубные конденсаторы……………………………………..….… 2.2.Кожухозмеевековые конденсаторы….………………………………….. 2.3.Оросительные конденсаторы………………………………….……......... 2.4.Ипарительные конденсаторы…………………………………………...... Глава 3. Конденсаторы воздушного охлаждения….……………………….. 3.1.Конденсаторы с принудительным движением воздуха………………... 3.2.Конденсаторы с конвективным движением воздуха…………………… Глава 4.Методы интенсификации теплообмена в конденсаторах………… Заключение…………………………………………………………………..... Литература……………………………………………………………………..

3 4 5 5 7 8 9 10 11 12 13 15 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Искусственным охлаждением человек пользуется с древнейших времен. Вначале холод применялся только для сохранения пищевых продуктов. Источниками его являлись снег, лед и холодная вода. Холодильными устройствами служили примитивные ледники в виде ям, погребов и др. В XVII в. лед стали использовать в смеси с солью, что позволило получать температуры ниже 0°C.

Началом широкого практического использования холодильных машин следует считать восьмидесятые годы XIX столетия, после изготовления доктором Карлом Линде первой промышленной модели аммиачной компрессионной холодильной машины. Холодильные машины нашли применение, прежде всего, для охлаждения и замораживания мяса при подготовке его к дальним перевозкам из Австралии, Аргентины и Новой Зеландии в Европу на специальных рефрижераторных пароходах и для обеспечения холодом продукта в пути.

В последние десятилетия высокие темпы развития получило также отечественное производство бытовых и промышленных  холодильников. В дальнейшем намечается еще более интенсивное строительство новых холодильников во всех отраслях пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и торговле. Одновременно предусматривается дальнейшее внедрение искусственного холода на железнодорожном, водном и автомобильном транспорте, в домашнем быту.

Наряду с широкой программой развития техники производства искусственного холода проводится большая работа и в области его применения.

Теоретической основой, на которой построен принцип работы холодильников, является второе начало термодинамики. Охлаждающий газ в холодильниках совершает обратный цикл Карно.

Основная передача тепла основана не на цикле Карно, а на фазовых переходах   испарении и конденсации. В принципе возможно создание холодильника, использующего только цикл Карно, но при этом для достижения высокой производительности потребуется или компрессор, создающий очень высокое давление, или очень большая площадь охлаждающего и нагревающего теплообменника.

Основными составляющими частями холодильника являются:

• компрессор, создающий необходимую разность давлений;

• испаритель, забирающий тепло из внутреннего объёма холодильника;

• конденсатор, отдающий тепло в окружающую среду;

• терморегулирующий вентиль, поддерживающий разность давлений за счёт дросселирования хладагента;

• хладагент — вещество, переносящее тепло от испарителя к конденсатору.

Далее будет подробно рассмотрены виды и свойства теплообменных аппаратов холодильных машин – конденсаторов.

 

Глава 1. Общая характеристика конденсаторов холодильных машин

 

Для охлаждения и сжижения, сжатых в компрессоре паров холодильного агента применяют конденсаторы холодильных машин. В конденсаторе и переохладителе, если он имеется на холодильной установке, отводится все тепло от холодильного агента, которое он воспринял в компрессоре, испарителе и трубопроводах стороны низкого давления. Тепловой нагрузкой конденсатора Qк называется количество тепла, отводимого от холодильного агента в конденсаторе за единицу времени.Тепло отводиться либо окружающим воздухом, либо водой, специально подаваемой на конденсатор.

Интенсивность теплопередачи в конденсаторах обуславливают ряд факторов: скорость движения охлаждающей воды или воздуха, скорость отвода жидкого холодильного агента с теплопередающей поверхности, степень загрязнения теплопередающей поверхности маслом, осадками из воды или воздуха.

По типу теплоотводящей средыразличают конденсаторы воздушного и водяного охлаждения. В холодильных агрегатах торгового холодильного оборудования преимущественно применяют конденсаторы воздушного охлаждения, так как они проще в монтаже и эксплуатации,по сравнению с конденсаторами водяного охлаждения

Конденсаторы воздушного охлаждения подразделяют на конденсаторы сконвективнымипринудительнымдвижением воздуха.

Конденсаторов с водяным охлаждением известно несколько типов. Наиболее интенсивно в настоящее время применяют: кожухотрубные, оросительные и испарительные. Самыми распространенными являются кожухотрубные конденсаторы, которыми комплектуют фреоновые и аммиачные холодильные установкисредней и большой холодопроизводительности.

На малых фреоновых холодильных установках довольно часто применяют также модификацию этих конденсаторов - кожухозмеевиковые конденсаторы. Кожухотрубные и кожухозмеевиковые конденсаторы имеют общее название проточных, или закрытых. В них тепло от холодильного агента в основном отводится охлаждающей водой, протекающей по трубам.

Оросительные конденсаторы применяют чаще в больших аммиачных холодильных установках. Испарительные конденсаторы являются новым, весьма перспективным типом этих аппаратов и применяются для средних холодильных машин.

Испарительные конденсаторы экономичны по расходу воды. Например, расход свежей воды в среднем составляет 10% расхода воды в конденсаторах обычного типа. Такие конденсаторы выгодно применять при недостатке воды.

Далее будет дана более полная характеристика всех типов конденсаторов.

 

Глава 2. Конденсаторы водяного охлаждения

 

2.1.Кожухотрубные конденсаторы

 

Кожухотрубные конденсаторы бывают вертикальными и горизонтальными.  Первые применяют только для крупных установок.

Аммиачный горизонтальный кожухотрубный конденсатор показан на рис.1. Состоит из корпуса (кожуха, или оболочки), выполняемогоиз углеродистой стали и закрытого с обоих концов решетками, в которых сваркой или развальцовкой закреплены внутренние трубки.

Охлаждающая вода циркулирует по трубкам,конденсация хладагента происходит в кожухе, т. е. между трубками и внешним корпусом.С торцовых сторон к кожуху приварены стальные трубные решетки, в отверстия которых вставлены и приварены концы водяных труб. Решетки закрывают чугунными крышками с внутренними перегородками, с помощью которых осуществляется многоходовое движение воды в конденсаторе.

В одной крышке имеются два отверстия: для входа и выхода воды. Вода проходит в конденсаторе внутри труб, а межтрубное пространство заполнено конденсирующимся аммиаком, который поступает сверху. Сконденсированный и переохлажденный аммиак выходит из конденсатора через запорный вентиль, установленный на сборнике жидкости, приваренном к нижней части кожуха.

 

Рис.1.Конденсатор аммиачный кожухотрубный горизонтальный КТГ: 
1 - предохранительный клапан, 2 — фланец уравнительной линии, 3 — манометр, 4, 5 — вентили для спуска воздуха, 6 — вентиль для слива воды, 7 — вентиль для слива масла

 

Сборник жидкости выполняет также роль маслоотстойника. Осаждающееся в нем масло по мере накопления выпускают через специальный маслоспускной вентиль.

На кожухе конденсатора установлены два клапана - предохранительный и спускной - для удаления воздуха из системы. От предохранительного клапана выводится труба на крышу здания для аварийного выпуска аммиака. Конец трубы должен быть расположен на 1,5 м выше конька крыши близлежащих зданий.

В кожухотрубных конденсаторах обеспечивается интенсивная теплопередача благодаря высокой скорости протекания охлаждающей воды (0,8÷1,2 м/с), хорошим условиям для отвода жидкого холодильного агента и масла со стенок труб. Они имеют небольшие габариты, удобны для обслуживания, компактны.

Фреоновыекожухотрубные конденсаторыотличаются от аммиачных такого же типа тем, что в них водяные трубы применяют как стальные, так и медные, со стороны фреона эти трубы оребрены. Оребрение труб необходимо для увеличения их теплопередающей поверхности со стороны холодильного агента, так как коэффициент теплоотдачи конденсирующегося фреона во много раз меньше, чем аммиака.

Рис.2. Фреоновыйкожухотрубный конденсатор:

1 - кожух, 2 - трубные решетки, 3 - крышки, 4 - оребренные теплообменные  трубы, 5 - сборник жидкого фреона, 6 - вентиль для слива жидкого  фреона, 7 - предохранительный клапан.

 

Коэффициент теплоотдачи α в аммиачных конденсаторах составляет от 6 до 12 кВт/(м2·ºС), а во фреоновых - от 1,2 до 2,5 кВт/(м2·ºС), в то время как со стороны воды, при обычно применяемых ее скоростях 0,8-1,0 м/с, α составляет около 6 кВт/(м2·ºС).

Оребрение производят таким образом, чтобы внешняя оребренная поверхность трубы была больше ее внутренней поверхности в 3,5-4 раза, т.е. чтобы коэффициент оребрения трубы, то есть отношение внешней оребренной ее поверхности к внутренней, равнялся 3,5-4.

Во фреоновыхкожухотрубных конденсаторах применяют часто водяные трубы с накатными ребрами. Другой особенностью этих конденсаторов является отсутствие устройств для сбора и выпуска масла, поскольку оно растворяется во фреоне и не выделяется из раствора.

Типичный фреоновыйкожухотрубный конденсатор показан на рис.2. Корпус (кожух) конденсатора представляет собой стальную трубу с приваренными к ней в торцах стальными трубными решетками, которые закрыты чугунными крышками с внутренними перегородками. Водяные трубы - медные с накатными ребрами. Коэффициент их оребрения 3,8. Водяные трубы развальцованы в отверстиях трубных решеток.

Нижняя часть кожуха конденсатора служит ресивером жидкого фреона. Эта часть является одновременно переохладателем, так как по нижним рядам водяных труб, расположенным под уровнем жидкого фреона, проходит вода с температурой более низкой, чем в других частях конденсатора.

Движение холодильного агента и воды в этом конденсаторе такое же, как в аммиачном кожухотрубном конденсаторе.

Конденсатор снабжен предохранительным клапаном для предотвращения аварий при чрезмерном повышении давления. При давлении фреона-12 свыше 1,82 МПа предохранительный клапан открывается и перепускает часть фреона в испаритель.